第2章有機化學烷烴

1、第二章第二章 烷烴與環(huán)烷烴烷烴與環(huán)烷烴（一）開鏈烷烴（一）開鏈烷烴一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)二、烷烴的命名二、烷烴的命名三、烷烴的結(jié)構(gòu)三、烷烴的結(jié)構(gòu)四、烷烴的物理性質(zhì)四、烷烴的物理性質(zhì)五、烷烴的化學性質(zhì)鹵化反應五、烷烴的化學性質(zhì)鹵化反應（二）環(huán)烷烴（二）環(huán)烷烴一、環(huán)烷烴的命名一、環(huán)烷烴的命名二、環(huán)烷烴物理性質(zhì)二、環(huán)烷烴物理性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)（三）構(gòu)象異構(gòu)體（三）構(gòu)象異構(gòu)體一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)烷烴通式為：烷烴通式為：CnH2n+2烷烴分子間每一個與它前一個化合物相差一個烷烴分子間每一個與它前一個化合物相差一個-C

2、H-CH2 2- -，這樣，這樣的一系列化合物叫的一系列化合物叫同系列同系列。同系列中各個化合物間彼此互稱。同系列中各個化合物間彼此互稱為為同系物同系物。CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3C4H10CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3C5H12例如例如：（一）開鏈烷烴（一）開鏈烷烴碳架異構(gòu)體碳架異構(gòu)體位置異構(gòu)體位置異構(gòu)體官能團異構(gòu)體官能團異構(gòu)體互變異構(gòu)體互變異構(gòu)體價鍵異構(gòu)體價鍵異構(gòu)體構(gòu)型異構(gòu)體構(gòu)型異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體幾何異構(gòu)體幾何異構(gòu)體旋光異構(gòu)體旋光異構(gòu)體交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象構(gòu)造異構(gòu)體構(gòu)造異構(gòu)體 同分異構(gòu)體同

3、分異構(gòu)體（結(jié)構(gòu)異構(gòu)體）（結(jié)構(gòu)異構(gòu)體）立體異構(gòu)體立體異構(gòu)體電子互變異構(gòu)體電子互變異構(gòu)體有機化學中的同分異構(gòu)現(xiàn)象有機化學中的同分異構(gòu)現(xiàn)象* 分子式相同分子式相同, 結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體, 也叫結(jié)構(gòu)異構(gòu)體也叫結(jié)構(gòu)異構(gòu)體 碳架異構(gòu)體：因碳架不同而引起的異構(gòu)體碳架異構(gòu)體：因碳架不同而引起的異構(gòu)體; 如如:位置異構(gòu)體：由于官能團在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的位置異構(gòu)體：由于官能團在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的 異構(gòu)體異構(gòu)體; 如如:官能團異構(gòu)體：由于分子中官能團不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體官能團異構(gòu)體：由于分子中官能團不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體; 如如:構(gòu)造異構(gòu)體：構(gòu)造異構(gòu)體：因

4、分子中因分子中原子的連結(jié)次序原子的連結(jié)次序不同或不同或 者者鍵合性質(zhì)鍵合性質(zhì)不同而引起的異構(gòu)體。不同而引起的異構(gòu)體。C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3CH3C3H8O CH3CH2CH2OH CH3CHCH3OHC2H6O CH3OCH3 CH3CH2OH互變異構(gòu)體互變異構(gòu)體: 因分子中某一原子在兩個位置迅速移動而產(chǎn)生的因分子中某一原子在兩個位置迅速移動而產(chǎn)生的 官能團異構(gòu)體官能團異構(gòu)體價鍵異構(gòu)體：因分子中某些價鍵的分布發(fā)生了改變，與此同價鍵異構(gòu)體：因分子中某些價鍵的分布發(fā)生了改變，與此同 時也改變了分子的幾何形狀，從而引起的異構(gòu)時也改變了分子的幾何形狀，從而引起的異構(gòu) 體

5、體; 如如:hvhvC3H6O H3CCCH2OHCH3COHCH2二、烷烴的命名二、烷烴的命名普通命名普通命名 習慣，經(jīng)常出現(xiàn)，但與系統(tǒng)命名不符。習慣，經(jīng)常出現(xiàn)，但與系統(tǒng)命名不符。系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 IUPAC ( (International Union of Pure and Applied Chemistry) ) CCS (Chinese Chemical Society) CA (Chemical Society)1. 1. 普通命名普通命名十個碳以下的烷烴十個碳以下的烷烴: : 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。辛、壬、癸表示。十個碳以上的烷烴

6、：用十一、十二等表示。十個碳以上的烷烴：用十一、十二等表示。丙烷丙烷CH3CH2CH2CH2CH312345CH3CH2CH3123戊烷戊烷在普通命名中用正、異、新表示部分異構(gòu)體。在普通命名中用正、異、新表示部分異構(gòu)體。CH3CH2CH2CH2CH2CH3正己烷正己烷異己烷異己烷CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CHCH2CH3異丁基異丁基CH3CHCHCH3二級丁基二級丁基1-甲基丙基甲基丙基CH3CCH3CH3CH3新戊烷新戊烷CH3CCH2CH3CH3新戊基新戊基2. 2. 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名（1 1）直鏈烷烴命名時不需加正字。根據(jù)碳原子數(shù)目稱作某烷

7、。）直鏈烷烴命名時不需加正字。根據(jù)碳原子數(shù)目稱作某烷。CH3CH2CH2CH2CH2CH3己烷（六個碳）己烷（六個碳）（2 2）帶支鏈的烷烴，首先要選擇最長的碳鏈為主鏈，即母體，）帶支鏈的烷烴，首先要選擇最長的碳鏈為主鏈，即母體， 稱作稱作 某烷。支鏈作為取代基，稱為烷基。烷基是烷烴分子某烷。支鏈作為取代基，稱為烷基。烷基是烷烴分子 去掉一個氫原子后所剩的原子團。去掉一個氫原子后所剩的原子團。CH3甲基甲基CH3CHCH3異丙基異丙基（3 3）帶支鏈的烷烴，主鏈的編號應從最靠近取代基的一端開）帶支鏈的烷烴，主鏈的編號應從最靠近取代基的一端開 始，讓取代基有最小的編號。始，讓取代基有最小的編號。

8、CH324135CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH3CH3678241356 783 3，5-5-二甲基辛烷二甲基辛烷4 4，6-6-二甲基辛烷（錯）二甲基辛烷（錯）（4 4）. . 在書寫命名的時候，要將取代基的編號與取代基列在主鏈在書寫命名的時候，要將取代基的編號與取代基列在主鏈名稱名稱 前，編號與取代基名稱間用短橫線連接起來，其后加上烷烴前，編號與取代基名稱間用短橫線連接起來，其后加上烷烴的名稱。的名稱。2 甲基 丁烷取代基編號短橫線取代基名稱烷烴名稱（5 5）. . 如果化合物中含有兩個支鏈，需在支鏈前加上二、三等中如果化合物中含有兩個支鏈，需在支鏈前加上二、三等中文數(shù)字來說明

9、支鏈的數(shù)目，在表示支鏈位置的阿拉伯數(shù)字間用文數(shù)字來說明支鏈的數(shù)目，在表示支鏈位置的阿拉伯數(shù)字間用 “ “，”隔開。隔開。2 , 2 二甲基 戊烷取代基編號短橫線取代基數(shù)目烷烴名稱如果在一個分子中有幾個不同的支鏈，列出順序按中國化學會如果在一個分子中有幾個不同的支鏈，列出順序按中國化學會“有機化學命名原則有機化學命名原則”中的規(guī)定，順序較小的基團列在前，較大中的規(guī)定，順序較小的基團列在前，較大的在后。的在后。順序規(guī)則順序規(guī)則a.a. 將單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的順序就將單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的順序就 大，大， 原子序數(shù)小的順序就小。同位素中質(zhì)量高的順序大。原

10、子序數(shù)小的順序就小。同位素中質(zhì)量高的順序大。有機化合物中常見元素順序由大到小排序如下：有機化合物中常見元素順序由大到小排序如下： BrIClSPFONCDHb. 兩個原子或多個原子組成的基團，進行比較時，按原子序數(shù)兩個原子或多個原子組成的基團，進行比較時，按原子序數(shù) 排列，先比較最大的，若原子序數(shù)相同，再比較與它相連的排列，先比較最大的，若原子序數(shù)相同，再比較與它相連的 其它原子。根據(jù)其它原子。根據(jù)最先最先遇到的差別來確定基團大小的順序。遇到的差別來確定基團大小的順序。-CH2Cl-CHF2-C (Cl, H, H)-C (F, F, H)-CH2Cl-CHF2-CH2CH2CH2CH3CH3

11、-CH2CHCH3CH3-CH2CHCH3-CH2CH2CH2CH31212-C (C, C, H)-C (C, H, H)22C. 含雙、三鍵的基團，可以認為該原子連有兩個或三含雙、三鍵的基團，可以認為該原子連有兩個或三 個相同的原子。個相同的原子。-HC=CH2-C-C-HH HCC-C N-C NCNNC下列基團排列的大小順序為：下列基團排列的大小順序為：-C CH-C(CH3)3-CH=C H2-CH(CH3)2-CH2CH3-CH3（6）. 如果兩個不同的取代基所取代的位置按兩種編號均位如果兩個不同的取代基所取代的位置按兩種編號均位號相同，中文命名按順序規(guī)則，從順序較小的基團一端開始

12、號相同，中文命名按順序規(guī)則，從順序較小的基團一端開始編號，讓小基團有小的編號。編號，讓小基團有小的編號。CH3CHCH3CH2CH2CH3CH2CH2CH3121233CH3CHCH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH3445678910114-4-丙基丙基-8-8-異丙基十一烷異丙基十一烷（7）. 如果支鏈上還有支鏈或取代基，則支鏈上的編號是由主鏈相如果支鏈上還有支鏈或取代基，則支鏈上的編號是由主鏈相 連處開始，注明支鏈上取代基的位置與名稱，將其作為一個連處開始，注明支鏈上取代基的位置與名稱，將其作為一個 整體放在括號內(nèi)，括號外寫出這個支鏈的位置與號碼。對于整體放在

13、括號內(nèi)，括號外寫出這個支鏈的位置與號碼。對于 簡單的支鏈仍可保留普通命名。簡單的支鏈仍可保留普通命名。3-3-甲基甲基-4-4-（1-1-甲基乙基）甲基乙基）-5-5-（1 1，2-2-二甲基丙基）壬烷二甲基丙基）壬烷3-3-甲基甲基-4-4-異丙基異丙基-5-5-（1 1，2-2-二甲基丙基）壬烷二甲基丙基）壬烷12123CHCH3CH2CHCH CHCH2CH2CH2CH3CH3H3CH3CCHCH3CHCH3CH3123 45678912123CHCH3CH2CHCH CHCH2CH2CH2CH3CH3H3CH3CCHCH3CHCH3CH3123 456789（A） 確定主鏈：確定主鏈：

14、 鏈的長短鏈的長短（長的優(yōu)先），（長的優(yōu)先），側(cè)鏈數(shù)目側(cè)鏈數(shù)目（多的優(yōu)先（多的優(yōu)先), 側(cè)鏈位次大小側(cè)鏈位次大?。ㄐ〉膬?yōu)先）。（小的優(yōu)先）。（B） 編號：按編號：按最低系列原則最低系列原則編號。編號。 最低系列原則：使取代基的位置號碼盡可能小。最低系列原則：使取代基的位置號碼盡可能小。若有多個取代基，逐個比較，直至比出高底為止。若有多個取代基，逐個比較，直至比出高底為止。（C） 按名稱基本格式寫出全名。按名稱基本格式寫出全名。 命名步驟命名步驟例例1435CH3CH2CHCH2CH3123CH2CH2CH312456例例1435CH3CH2CHCH2CH3123CH2CH2CH3124563-

15、乙基己烷乙基己烷例例13-乙基己烷乙基己烷例例2CH3CH2CHCH2CH33CH2CH2CH312456783CHCH2CH3CH3CH3H3CH3C1245 6CH3CHCH2CHCHCH2CH2CH3CCH373124567312456例例13-乙基己烷乙基己烷例例2CH3CH2CHCH2CH33CH2CH2CH312456783CHCH2CH3CH3CH3H3CH3C1245 6CH3CHCH2CHCHCH2CH2CH3CCH3例例13-乙基己烷乙基己烷例例22-2-甲基甲基-4-4-（1-1-甲基丙基）甲基丙基）-5-5-（1 1，1-1-二甲基乙基）辛烷二甲基乙基）辛烷CH3CH2

16、CHCH2CH33CH2CH2CH312456783CHCH2CH3CH3CH3H3CH3C1245 6CH3CHCH2CHCHCH2CH2CH3CCH3HCH3CCCCH3CH3CH3CH3HH1o2o3o4o- -C CH H3 3C C與與 另另 一一 個個 C C相相 連連 稱稱 為為 一一 級級 碳碳C CC C與與 另另 兩兩 個個 C C相相 連連 稱稱 為為 二二 級級 碳碳C CC CC C與與 另另 四四 個個 C C相相 連連 稱稱 為為 四四 級級 碳碳C C與與 另另 三三 個個 C C相相 連連 稱稱 為為 三三 級級 碳碳HCH3CCCCCH3CH3CH3HH1o

17、2o3oH3甲基上所帶的氫為一級氫甲基上所帶的氫為一級氫亞甲基上所帶的氫為二級氫亞甲基上所帶的氫為二級氫次甲基上所帶的氫為三級氫次甲基上所帶的氫為三級氫-CH3-CH2-CH-三、烷烴的結(jié)構(gòu)三、烷烴的結(jié)構(gòu)形成烷烴的碳原子都是形成烷烴的碳原子都是sp3雜化雜化sp3雜化的特點：雜化的特點：3/4 p成分，成分，1/4 s成分，成分， 正四面體，正四面體， 鍵角鍵角109o28甲烷的四面體結(jié)構(gòu)甲烷的四面體結(jié)構(gòu)SP3-S 鍵鍵角109o28HHHHC四、烷烴的物理性質(zhì)四、烷烴的物理性質(zhì)烷烴是非極性分子烷烴是非極性分子沸點：直鏈烷烴碳原子數(shù)增加，沸點升高。每多一個沸點：直鏈烷烴碳原子數(shù)增加，沸點升高。

18、每多一個-CH2-, 沸點升高沸點升高20-30。支鏈烷烴沸點低。支鏈越多，。支鏈烷烴沸點低。支鏈越多，沸點越低。沸點越低。熔點：從熔點：從17個碳的正烷烴開始，較高級的烷烴都是固體。個碳的正烷烴開始，較高級的烷烴都是固體。到到60個碳的正烷烴（熔點個碳的正烷烴（熔點99 ），其熔點不超過），其熔點不超過100 。一般來說，直鏈烷烴的熔點隨分子量增加而升高。一般來說，直鏈烷烴的熔點隨分子量增加而升高。溶解度：溶于非極性溶劑，不溶于極性溶劑。溶解度：溶于非極性溶劑，不溶于極性溶劑。比重：隨分子量增加而增加，最大接近比重：隨分子量增加而增加，最大接近0.8，都比水輕。，都比水輕。五、烷烴的化學性質(zhì)

19、五、烷烴的化學性質(zhì)烷烴具有極大的化學穩(wěn)定性。烷烴具有極大的化學穩(wěn)定性。這是由于：這是由于：（1）形成該類化合物的）形成該類化合物的C-C, C-H鍵都很強，鍵都很強， 需要較高的能量才能使之斷裂。需要較高的能量才能使之斷裂。（2）C-H鍵的電負性差別很小，整個分子中鍵的電負性差別很小，整個分子中 電子分布均勻，對親核或親電試劑都沒有電子分布均勻，對親核或親電試劑都沒有 特殊的親和力。特殊的親和力。烷烴化學性質(zhì)的特點：烷烴化學性質(zhì)的特點： 自由基是指帶有未成對孤電子的自由基是指帶有未成對孤電子的基團或原子。基團或原子。 取代取代是從反應結(jié)果看，烷烴中的是從反應結(jié)果看，烷烴中的H被其它原子或基團取

20、而代之。被其它原子或基團取而代之。自由基取代反應自由基取代反應 烷烴的鹵化烷烴的鹵化CH4 + Cl2光照或250以上CH3Cl +HCl鹵素的反應活性鹵素的反應活性F2 Cl2 Br2 I2(1) 鹵化反應機制鹵化反應機制 （以甲烷的氯化為例）（以甲烷的氯化為例）Cl2hvor 250以上鏈引發(fā)2ClCH4 + ClCH3 + HCl+ Cl2CH3Cl + Cl鏈生長CH3CH3+ ClCH3ClClCl+Cl2CH3CH3+CH3CH3鏈終止p24甲烷鹵化反應的多種產(chǎn)物甲烷鹵化反應的多種產(chǎn)物CH3Cl+ ClCH2Cl + HClCH2Cl + Cl2CH2Cl2+ClCH2Cl2+Cl

21、CHCl2+ HClCHCl2+ Cl2CHCl3+ ClCHCl3+ClCCl3+ HClCCl3Cl2+CCl4+Clp24(2) 烷烴氫的鹵化反應取代活性烷烴氫的鹵化反應取代活性CH3CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CH3CH3H1o3o1o1o1o2o1o1o1o丙烷異丁烷乙烷甲烷6個1級氫，2個2級氫9個1級氫，1個3級氫6個1級氫CH3CH2CH3Cl2hvCH3CH2CH2Cl+ CH3CHCH3Cl45%55% CH3CHCH3CH3Cl2hv CH3CCH3CH3 CH3CHCH2ClCH3Cl+64%36%CH3CH3CH3CH2Cl 400CH4Cl2hvCH3C

22、l1+p26烷烴不同氫鹵化時活性大?。和闊N不同氫鹵化時活性大?。?oH 2oH 1oH CH3-H10 H : 2 0 H : 3 0 H = 1 : 3.7 : 5.1p261o H : CH3H400 / 6 : 1 / 4 = 267 : 11o H : 2o H45 / 6 : 55 / 2 = 1 : 3.71o H : 3o H64 / 9 : 36 / 1 = 1 : 5.1CCH3CH3HHCH3CCH3H+ HCH3CH2CH2HCH3CH2CH2+ HCH3HCH3+ H397.5410CCH3CH3CH3CH3HCCH3CH3+HC-H鍵 類 型鍵 離 解 能(KJ /

23、mol)能量增加p27381435自由基的穩(wěn)定性3o 2o 1o CH3這是由于發(fā)生這是由于發(fā)生-超共軛所超共軛所造成的結(jié)果。造成的結(jié)果。-超超 共軛共軛自由基相鄰自由基相鄰C上上C-H鍵的鍵的軌道或軌道或烷基上的烷基上的C-C鍵的鍵的軌道可以和自軌道可以和自由基上的由基上的軌道發(fā)生部分重疊，使軌道發(fā)生部分重疊，使鍵上的電子云部分離開原來的區(qū)鍵上的電子云部分離開原來的區(qū)域。域。 電子云離開原來區(qū)域的現(xiàn)象電子云離開原來區(qū)域的現(xiàn)象稱為離域現(xiàn)象。離域可以使得體稱為離域現(xiàn)象。離域可以使得體系變得比較穩(wěn)定。這種現(xiàn)象稱為系變得比較穩(wěn)定。這種現(xiàn)象稱為-超超 共軛。共軛。自由基的結(jié)構(gòu)自由基的結(jié)構(gòu)CCH3HCH

24、3+ H碳碳由由s sp p3 3雜雜化化變變?yōu)闉閟 sp p2 2雜雜化化C-H鍵的 軌道與自由基的P軌道部分重疊C-C鍵的 軌道與自由基的P軌道部分重疊CCHCCCp273級自由基，與該自由基相鄰級自由基，與該自由基相鄰的的C原子有原子有9個個C-H 鍵鍵CCCC2級自由基，與該自由基相級自由基，與該自由基相鄰的鄰的C原子有原子有6個個C-H 鍵鍵CCCH1級自由基，與該自由基相級自由基，與該自由基相鄰的鄰的C原子有原子有3個個C-H 鍵鍵CCHH甲基自由基，沒有超共軛效應甲基自由基，沒有超共軛效應CHHH超共軛的結(jié)果是使自由基能量降低，超共軛的結(jié)果是使自由基能量降低，該降低的能量為該降低

25、的能量為超共軛能超共軛能。自由基自由基超共軛能超共軛能 (KJ/mol )3o2o1oCH354 38 25 0（3）鹵素的活性與選擇性）鹵素的活性與選擇性（3）鹵素的活性與選擇性）鹵素的活性與選擇性CH3CH2CH3hv,146oCCH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3ClCl245%55%CH3CCH3CH3HBr2hv,146oCCH3CCH2BrCH3HCH3CCH3CH3Br+99%痕量CH3CH2CH3Br2hv,146oCCH3CH2CH2Br + CH3CHCH3Br3%97%p28溴化時烷烴氫的活性比：溴化時烷烴氫的活性比：3o : 2o : 1o =1600 : 82

26、 : 1氯化時烷烴氫的活性比：氯化時烷烴氫的活性比：3o : 2o : 1o = 5.1: 3.7 : 1原子的活性順序：原子的活性順序：F Cl Br I選擇性：Br2 Cl2反應進程反應進程試劑活性大試劑活性大過渡態(tài)過渡態(tài)E中間體或產(chǎn)物中間體或產(chǎn)物反應物反應物勢勢能能反應進程反應進程試劑活性小試劑活性小E過渡態(tài)過渡態(tài)反應物反應物中間體或產(chǎn)物中間體或產(chǎn)物放熱反應 吸熱反應勢勢能能反應進程反應進程E2 - E1 12.6 KJmol過渡態(tài)類似于中間體過渡態(tài)類似于中間體E2E1過渡態(tài)1過渡態(tài)2CH3CH2CH3BrCH3CH2CH2HBrCH3CHCH3HBrp28勢勢能能12.6 kJ/mol

27、勢勢能能反應進程反應進程E1-E2 =4.2KJ/mol過渡態(tài)類似于反應物過渡態(tài)類似于反應物E2E1CH3CH2CH3 + ClCH3CH2CH2 + HClCH3CHCH3 + HClp284.2 kJ/mol第二章第二章 烷烴與環(huán)烷烴烷烴與環(huán)烷烴（一）開鏈烷烴（一）開鏈烷烴一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)一、烷烴的同系列和同分異構(gòu)二、烷烴的命名二、烷烴的命名三、烷烴的結(jié)構(gòu)三、烷烴的結(jié)構(gòu)四、烷烴的物理性質(zhì)四、烷烴的物理性質(zhì)五、烷烴的化學性質(zhì)鹵化反應五、烷烴的化學性質(zhì)鹵化反應（二）環(huán)烷烴（二）環(huán)烷烴一、環(huán)烷烴的命名一、環(huán)烷烴的命名二、環(huán)烷烴物理性質(zhì)二、環(huán)烷烴物理性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化

28、學性質(zhì)（三）構(gòu)象異構(gòu)體（三）構(gòu)象異構(gòu)體 單環(huán)烴單環(huán)烴 CnH2n。多環(huán)烴是指環(huán)之間有多環(huán)烴是指環(huán)之間有共同共同碳原子的化合物。碳原子的化合物。 雙環(huán)雙環(huán) CnH2n-2 三環(huán)三環(huán) CnH2n-4 單環(huán)烴單環(huán)烴？一、環(huán)烷烴的命名一、環(huán)烷烴的命名單環(huán)烴的命名在它相應的開鏈烴名稱前加環(huán)字。環(huán)上有取代基單環(huán)烴的命名在它相應的開鏈烴名稱前加環(huán)字。環(huán)上有取代基時，取代基的名稱放在母體前，編號采用最小編號數(shù)字的原則，時，取代基的名稱放在母體前，編號采用最小編號數(shù)字的原則，讓取代基有最小的編號數(shù)字。讓取代基有最小的編號數(shù)字。CH3CH31234561234561，3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷1-甲基甲基-2-

29、乙基環(huán)戊烷乙基環(huán)戊烷CH3CH2CH312345取代基取代基母體母體環(huán)丙基環(huán)己烷環(huán)丙基環(huán)己烷CH3CH3CH2CH2CHCHCH2CH3取代基取代基母體母體3-甲基甲基-4-環(huán)丁基庚烷環(huán)丁基庚烷CH3CH3CH3CH3順順-1，4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷CH3CH3CH3CH3反反-1，4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷順反異構(gòu)不能通過鍵的旋轉(zhuǎn)而改變。順反異構(gòu)是立體異構(gòu)。順反異構(gòu)不能通過鍵的旋轉(zhuǎn)而改變。順反異構(gòu)是立體異構(gòu)。橋環(huán)和并環(huán)橋環(huán)和并環(huán)的命名是從共用碳原子的一頭（橋頭）開始，沿最的命名是從共用碳原子的一頭（橋頭）開始，沿最長的一邊編號到另一個共用碳原子（另一橋頭），再沿余下的長的一邊編號到另

30、一個共用碳原子（另一橋頭），再沿余下的最長橋編回到起始橋頭，最短的橋最后編號，并且仍需從起始最長橋編回到起始橋頭，最短的橋最后編號，并且仍需從起始橋頭一端的碳原子開始編號。橋頭一端的碳原子開始編號。123456783 3個個碳碳1 1個個碳碳2 2個個碳碳二環(huán)二環(huán)3. 2. 1辛烷辛烷1. 以參與成環(huán)的碳原子以參與成環(huán)的碳原子總數(shù)為母體，稱為某烷總數(shù)為母體，稱為某烷.2. 注明環(huán)數(shù)，用環(huán)數(shù)做詞注明環(huán)數(shù)，用環(huán)數(shù)做詞頭放在母體前頭放在母體前.3.注明橋的結(jié)構(gòu)，將注明橋的結(jié)構(gòu)，將 各橋各橋所含碳原子數(shù)按由多到少所含碳原子數(shù)按由多到少的次序用數(shù)字表示，放在的次序用數(shù)字表示，放在詞頭和母體名稱之間的方詞

31、頭和母體名稱之間的方括號內(nèi)，并用括號內(nèi)，并用小圓點小圓點隔開。隔開。12345672，7，7-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán) 2. 2. 1庚烷庚烷1234567891011二環(huán)二環(huán)4. 3. 2十一烷十一烷23456789101二環(huán)二環(huán)4. 4. 0癸烷（十氫化萘）癸烷（十氫化萘）螺環(huán)是兩個環(huán)共用一個原子形成一個螺環(huán)是兩個環(huán)共用一個原子形成一個“螺接螺接”，螺接的共用原子，螺接的共用原子稱為螺原子。命名時，編號是從較小環(huán)中鄰接于螺原子的碳原稱為螺原子。命名時，編號是從較小環(huán)中鄰接于螺原子的碳原子開始，編完小環(huán)，再編螺原子和大環(huán)。子開始，編完小環(huán)，再編螺原子和大環(huán)。螺螺4. 5癸烷癸烷CH3234567

32、14-甲基螺甲基螺2. 4庚烷庚烷23456781萘萘23456789101化合物化合物 沸點沸點 熔點熔點 丙烷丙烷 -47.2 -187.1 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 -32.7 -127.6 正丁烷正丁烷 -0.5 -135.0 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 12.5 -80 正戊烷正戊烷 36.1 -129.3 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 49.3 -93.9 正辛烷正辛烷 125.6 -56.8 環(huán)辛烷環(huán)辛烷 150.0 14.3二、環(huán)烷烴的物理性質(zhì)二、環(huán)烷烴的物理性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)三、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)大環(huán)烷烴和鏈形烷烴的化學性質(zhì)很相象，對大環(huán)烷烴和鏈形烷烴的化學性質(zhì)很相象，對一般試劑表現(xiàn)得不活波。一般試劑表現(xiàn)得不活波

33、。BrCH3CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CH2CH2CH 2BrBrBr2Br2小環(huán)烷烴特別是三元環(huán)化合物由于環(huán)內(nèi)小環(huán)烷烴特別是三元環(huán)化合物由于環(huán)內(nèi)張力大，比較容易發(fā)生張力大，比較容易發(fā)生開環(huán)開環(huán)反應。反應。環(huán)的反應性：環(huán)的反應性：三元三元 四元四元 五、六、七元五、六、七元1.1.自由基取代反應自由基取代反應Br2300 BrHBrH2 , Ni 40or Pt / C , 50CH3CH2CH3HBrCH3CH2CH2BrH2SO4 , H2OCH3CH2CH2OHCl2 , FeCl3ClCH2CH2CH2ClHICH3CH2CH2I2. 2. 加成反應加成反應3 3

34、拜爾（拜爾（A.Von Baeyer) A.Von Baeyer) 的張力學說與角張力的解釋的張力學說與角張力的解釋張力學說提出的基礎張力學說提出的基礎所有的碳都應有正四面體結(jié)構(gòu)。所有的碳都應有正四面體結(jié)構(gòu)。碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面上上（當環(huán)碳原子大于當環(huán)碳原子大于4時，這一點是不正確的時，這一點是不正確的）。）。18801880年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。18831883年，年，W.H.PerkinW.H.Perkin合成了三元環(huán)，四元環(huán)。合成了三元環(huán)，四元環(huán)。18851885年，年，A.Ba

35、eyerA.Baeyer提出了張力學說。提出了張力學說?，F(xiàn)代的觀點：現(xiàn)代的觀點：spsp3 3雜化軌道成鍵時兩鍵之間夾角應為雜化軌道成鍵時兩鍵之間夾角應為109109o o2828， C-C C-C 之間的之間的spsp3 _3 _ sp sp3 3軌道軌道才可達最大重疊。才可達最大重疊。與正常鍵角偏差越大，與正常鍵角偏差越大， spsp3 3雜化軌道間重雜化軌道間重疊越不充分，形成的疊越不充分，形成的鍵越不穩(wěn)定，我們鍵越不穩(wěn)定，我們稱這種現(xiàn)象叫角張力。稱這種現(xiàn)象叫角張力。CCC60o不能充分重疊CCCCC109.5o可以充分重疊三元環(huán)三元環(huán)五元環(huán)五元環(huán)拜爾觀點的錯誤拜爾觀點的錯誤: 假設所有

36、環(huán)碳原子在同一平面上來計算角假設所有環(huán)碳原子在同一平面上來計算角張力，以推斷分子的穩(wěn)定性。張力，以推斷分子的穩(wěn)定性。 環(huán)烴環(huán)烴 -CH-CH2 2- -的燃燒熱的燃燒熱三元環(huán)三元環(huán) 697.1四元環(huán)四元環(huán) 686.1五元環(huán)五元環(huán) 664.0六元環(huán)六元環(huán) 658.6開鏈烴開鏈烴 658.6（KJ/mol）環(huán)戊烷環(huán)戊烷環(huán)己烷環(huán)己烷環(huán)辛烷環(huán)辛烷（三）構(gòu)象異構(gòu)體（三）構(gòu)象異構(gòu)體由于由于鍵旋轉(zhuǎn)鍵旋轉(zhuǎn)角度不同而產(chǎn)角度不同而產(chǎn)生的不同結(jié)構(gòu)生的不同結(jié)構(gòu)稱為構(gòu)象異構(gòu)。稱為構(gòu)象異構(gòu)。1 . 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象HHHHHHCCSP3-S 鍵SP3-SP3 鍵C-C鍵長：1.54AoC-H鍵長：1.10Ao立體形象

37、的表示法：立體形象的表示法： （構(gòu)象表示方法）（構(gòu)象表示方法）傘式傘式 鋸架式鋸架式 紐曼式紐曼式交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象重重疊疊式構(gòu)象式構(gòu)象HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機化合物傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機化合物HHHHHHE. Fischer投影式重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象十十字字交交叉叉點點為為碳碳原原子子橫橫線線基基團團突突向向紙紙前前豎豎線線基基團團伸伸向向紙紙后后12.1 KJ0 KJ060180300360能量旋轉(zhuǎn)角乙烷乙烷構(gòu)象勢能關系圖構(gòu)象勢能關系圖 以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標，以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度

38、為橫坐標，以各種構(gòu)象的勢能為縱坐標。如以各種構(gòu)象的勢能為縱坐標。如果將單鍵旋轉(zhuǎn)果將單鍵旋轉(zhuǎn)360度，就可以畫出度，就可以畫出一條構(gòu)象的勢能曲線。由勢能曲一條構(gòu)象的勢能曲線。由勢能曲線與坐標共同組成的圖為構(gòu)象的線與坐標共同組成的圖為構(gòu)象的勢能關系圖。勢能關系圖。穩(wěn)定構(gòu)象穩(wěn)定構(gòu)象位于勢能曲線谷位于勢能曲線谷底的構(gòu)象底的構(gòu)象轉(zhuǎn)動能壘轉(zhuǎn)動能壘 分子由一個穩(wěn)定的交叉式構(gòu)分子由一個穩(wěn)定的交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)為一個不穩(wěn)定的重疊式象轉(zhuǎn)為一個不穩(wěn)定的重疊式構(gòu)象所必須的最低能量。構(gòu)象所必須的最低能量。（2525時轉(zhuǎn)速達時轉(zhuǎn)速達10101111次次/ /秒）秒） CH3CH3HHHHHHHHCH3CH3HHHHHHHHCH

39、3CH3CH3CH32 .丁烷構(gòu)象丁烷構(gòu)象對位交叉 鄰位交叉全重疊 重疊穩(wěn)定性：對位交叉鄰位交叉 重疊 全重疊（B B）扭轉(zhuǎn)張力：在兩個）扭轉(zhuǎn)張力：在兩個SPSP3 3雜化的雜化的C C原子之間，原子之間，任何與穩(wěn)定構(gòu)象交叉式的偏差都會使穩(wěn)定性下任何與穩(wěn)定構(gòu)象交叉式的偏差都會使穩(wěn)定性下降，這種影響稱為扭轉(zhuǎn)張力。降，這種影響稱為扭轉(zhuǎn)張力。交叉式重疊式影響構(gòu)象穩(wěn)定性的因素：影響構(gòu)象穩(wěn)定性的因素：（A A）角張力：任何與正常鍵角）角張力：任何與正常鍵角109109o o2828的偏差的偏差都可造成張力，影響穩(wěn)定性。這種影響稱為角都可造成張力，影響穩(wěn)定性。這種影響稱為角張力。張力。HHHHHHHHHH

40、HH（C C）空間張力（范德華張力）：非成鍵原子或）空間張力（范德華張力）：非成鍵原子或基團，相距如大于范德華半徑之和則發(fā)生范德基團，相距如大于范德華半徑之和則發(fā)生范德華引力，如小于范德華半徑之和則將產(chǎn)生斥力，華引力，如小于范德華半徑之和則將產(chǎn)生斥力，引起不穩(wěn)定，這種影響稱為空間張力。引起不穩(wěn)定，這種影響稱為空間張力。（D D）偶極作用力：非成鍵原子或基團間的偶極）偶極作用力：非成鍵原子或基團間的偶極相吸或相斥，以及氫鍵都可以影響穩(wěn)定性。相吸或相斥，以及氫鍵都可以影響穩(wěn)定性。 氫鍵的解釋：一個分子中與電負性大的原子氫鍵的解釋：一個分子中與電負性大的原子X X以以共價鍵相連的共價鍵相連的H H原

41、子，它還可以和另一個電負性原子，它還可以和另一個電負性大的原子大的原子X X之間生成一種弱的鍵。這種鍵稱為氫之間生成一種弱的鍵。這種鍵稱為氫鍵。它比范德華力強。氫鍵是一種分子間作用鍵。它比范德華力強。氫鍵是一種分子間作用力。能量力。能量20.9KJ/mol20.9KJ/mol。鍵能雖不大，但影響化。鍵能雖不大，但影響化合物的沸點及穩(wěn)定性。合物的沸點及穩(wěn)定性。XH共價鍵較強的有方向性的范德華引力半徑小X3. 3. 環(huán)己烷及衍生物的構(gòu)象環(huán)己烷及衍生物的構(gòu)象從角張力分析：沒有角張力（鍵角為從角張力分析：沒有角張力（鍵角為109o28）的環(huán)己烷的構(gòu)象有：的環(huán)己烷的構(gòu)象有：椅式椅式船式船式扭船式扭船式船

42、式船式扭船式扭船式椅式椅式椅式椅式船式船式扭船式扭船式從扭轉(zhuǎn)張力分析從扭轉(zhuǎn)張力分析:p33？船式船式扭船式扭船式椅式椅式椅式椅式船式船式扭船式扭船式從扭轉(zhuǎn)張力分析從扭轉(zhuǎn)張力分析:p33從空間張力分析：從空間張力分析：141.83AO14船式船式扭船式扭船式椅式椅式從空間張力分析：從空間張力分析：141.83AO14船式船式扭船式扭船式椅式椅式1綜合分析：椅式綜合分析：椅式 扭船式扭船式 船式船式椅式、扭船式、船式隨著鍵的旋轉(zhuǎn)是可以互相椅式、扭船式、船式隨著鍵的旋轉(zhuǎn)是可以互相轉(zhuǎn)換的。轉(zhuǎn)換的。椅式半椅式扭船式船式半椅式椅式p342.3AO1356個直鍵（個直鍵（a鍵），鍵），3個向個向上，上，3個

43、向下，與環(huán)平個向下，與環(huán)平面垂直。面垂直。6個平鍵（個平鍵（e鍵），鍵），3個向個向上，上，3個向下，與環(huán)平個向下，與環(huán)平面大致平行。面大致平行。(1)六個碳分為兩組，1，3，5在平面上，2，4，6 在平面下。（2）12個氫分兩組，一組垂直于平面上下。稱 a鍵 另一組略平行于平面上下。稱e鍵 （3）所有C-C鍵為鄰位交叉。無角張力，無扭轉(zhuǎn)張力和空間張力 2.3AO1356個直鍵（個直鍵（a鍵），鍵），3個向個向上，上，3個向下，與環(huán)平個向下，與環(huán)平面垂直。面垂直。6個平鍵（個平鍵（e鍵），鍵），3個向個向上，上，3個向下，與環(huán)平個向下，與環(huán)平面大致平行。面大致平行。(1)六個碳分為兩組，1，3

44、，5在平面上，2，4，6 在平面下。（2）12個氫分兩組，一組垂直于平面上下。稱 a鍵 另一組略平行于平面上下。稱e鍵 （3）所有C-C鍵為鄰位交叉。無角張力，無扭轉(zhuǎn)張力和空間張力 （1 1）一取代環(huán)己烷的構(gòu)象）一取代環(huán)己烷的構(gòu)象甲基與甲基與1，3，5碳上碳上的氫沒有空間張力的氫沒有空間張力甲基與甲基與3，5碳上碳上的氫有空間張力的氫有空間張力CH3CH3aeHHCH3CH3ae甲基與亞甲基甲基與亞甲基為鄰式構(gòu)象為鄰式構(gòu)象甲基與亞甲基甲基與亞甲基為反式構(gòu)象為反式構(gòu)象直鍵甲基取代比平鍵甲基取代勢能高直鍵甲基取代比平鍵甲基取代勢能高7.1KJ/molCH3CCH3CH3（2）二取代環(huán)己烷的構(gòu)型與構(gòu)

45、象二取代環(huán)己烷的構(gòu)型與構(gòu)象C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H31，2取代取代1，3取代取代1，4取代取代1 1，4-4-二取代環(huán)己烷二取代環(huán)己烷CH3CH3a, aCH3CH3e, aCH3CH3e, a反反-1，4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷順順-1，4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷CH3CH3e, eCCH3CH3H3CH3CHHCH3CCH3CH3HHCH3直鍵叔丁基比平鍵叔直鍵叔丁基比平鍵叔丁基的勢能高丁基的勢能高20.9-25.1KJ/mol控制構(gòu)象的“ 操縱基團”HHCCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CCH3CH3CH3C

46、CH3CH3CH3順順1,4-二叔丁基環(huán)己烷二叔丁基環(huán)己烷扭船式扭船式CH3CH3e, eCH3CH3a, aCH3CH3-CH2-CH2CH3CH3-CH2-CH2兩個甲基處于鄰位，兩個甲基處于鄰位，但與亞甲基處于反式但與亞甲基處于反式兩個甲基處于反式，兩個甲基處于反式，但與亞甲基處于鄰位但與亞甲基處于鄰位1,2-二取代環(huán)己烷二取代環(huán)己烷反反-1，2二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷e, eBrBra, aBrBr-CH2-CH2BrBr-CH2-CH2BrBr兩個溴原子離得近，斥力大。三元、四元以及五元環(huán)的構(gòu)象三元、四元以及五元環(huán)的構(gòu)象(1). (1). 環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)的近代理論環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)的近代理論沿鍵軸方向交蓋，沿鍵軸方向交蓋，鍵較強鍵較強不沿鍵軸方向交蓋，不沿鍵軸方向交蓋，鍵較弱鍵較弱環(huán)丙烷的彎鍵結(jié)構(gòu)理論環(huán)丙烷的彎鍵結(jié)構(gòu)理論彎鍵結(jié)構(gòu)理論是由彎鍵結(jié)構(gòu)理論是由C. A. CoulsonC. A. Coulson、W. MoffitW. Moffit（牛津（牛津大學）根據(jù)量子力學計算提出的。這一理論又得到了大學）根據(jù)量子力學計算提出的。這一理論又得到了x-x-射線衍射研究的電子密度圖的證實。射線衍射研究的電子密度圖的證實。環(huán)